Физиотерапевтические методы, основанные на применении электромагнитных волн СВЧ-диапазона, в зависимости от длины волны получили два названия: микроволновая терапия (частота 2375 МГц, длина волны 12,6 см) и ДЦВ-терапия, т.е. терапия дециметровых волн (частота 460 МГц, длина волны 65,2 см).
Наиболее разработана в настоящее время теория о тепловом действии СВЧ-полей на биологические объекты. Электромагнитная волна поляризует молекулы вещества и периодически переориентирует их как электрические диполи. Кроме того, электромагнитная волна воздействует на ионы биологических систем и вызывает переменный ток проводимости. Таким образом, в веществе, находящемся в электромагнитном поле, есть как токи смещения, так и токи проводимости. Все это приводит к нагреванию вещества. Большое значение имеют токи смещения, обусловленные переориентацией молекул воды. В связи с этим максимальное поглощение энергии микроволн происходит в таких тканях, как мышцы и кровь, а в костной и жировой ткани воды меньше, они меньше и нагреваются.
На границе сред с разными коэффициентами поглощения электромагнитных волн, например на границе тканей с высоким и низким содержанием воды, могут возникнуть стоячие волны, обусловливая местный перегрев тканей. Наиболее подвержены перегреву ткани с недоста-
точным кровоснабжением и, следовательно, плохой терморегуляцией, например хрусталик глаза, стекловидное тело и др.
Электромагнитные волны могут влиять на биологические процессы, разрывая водородные связи и влияя на ориентацию макромолекул ДНК и РНК
При попадании электромагнитной волны на участок тела происходит ее частичное отражение от поверхности кожи. Степень отражения зависит от различия диэлектрических проницаемостей воздуха и биологических тканей. Если облучение электромагнитными волнами осуществляется дистанционно (на расстоянии), то может отражаться до 75% энергии электромагнитных волн. В этом случае невозможно по мощности, генерируемой излучателем, судить об энергии, поглощаемой пациентом в единицу времени. При контактном облучении электромагнитными волнами (излучатель соприкасается с облучаемой поверхностью) генерируемая мощность соответствует мощности, воспринимаемой тканями организма.
Глубина проникновения электромагнитных волн в биологические ткани зависит от способности этих тканей поглощать энергию волн, которая, в свою очередь, определяется как строением тканей (главным образом содержанием воды), так и частотой электромагнитных волн. Так, сантиметровые электромагнитные волны, используемые в физиотерапии, проникают в мышцы, кожу, биологические жидкости на глубину около 2 см, а в жир, кости - около 10 см. Для дециметровых волн эти показатели приблизительно в 2 раза выше.
Учитывая сложный состав тканей, условно считают, что при микроволновой терапии глубина проникновения электромагнитных волн равна 3-5 см от поверхности тела, а при ДЦВ-терапии - до 9 см.
Большую часть спектра неионизирующих электромагнитных излучении (ЭМИ) составляют ЭМП радиочастот (3 Гц – 3000 ГГц), меньшую часть – колебания оптического диапазона (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучения). В зависимости от частоты падающего электромагнитного излучения ткани организмов проявляют различные электрические свойства и ведут себя как проводник или как диэлектрик.
С учетом радиофизических характеристик условно выделяют пять диапазонов частот:
1) от единиц до нескольких тысяч Гц; 2) от нескольких тысяч до 30 МГц; 3) 30 МГц – 10ГГц; 4) 10 ГГц – 200 ГГц; 5) 200 ГГц – 3000 ГГц.
Действующим началом колебаний первого диапазона являются протекающие токи соответствующей частоты через тело как хороший проводник; для второго диапазона характерно быстрое убывание с уменьшением частоты поглощения энергии, а следовательно, и поглощенной мощности; особенностью третьего диапазона является «резонансное» поглощение.
Биологический тепловой эффект определяется электрической составляющей ЭМП, токами проводимости, электроды имеют как правило пластинчатую форму.
1) Если электроды имеют малую площадь, то под ними выделяется много тепла, и ткани могут коагулировать и разрушаться. На этом принципе основана хирургическая диатермия —. Для ее проведения один электрод делают протяженным, а другой — точечным и этим маленьким электродом пользуются как скальпелем или коакондуктотермиягулятором. Наиболее приемлемая частота для проведения кондуктотермии – 300 – 600 кГц.
2) При индуктотермии пациент также находится в зоне несформировавшейся волны. Индуктор имеет форму соленоидов. Тепловой эффект в тканях определяется магнитной составляющей поля, так как тепло выделяется за счет вихревых токов.
3) При УВЧ терапии пациент находится в зоне несформировавшейся волны, электроды имеют форму пластин. Метод широко используется для прогрева глубоко расположенных мягких тканей и различного рода пазух.
4) При микроволновой терапии тепловой эффект создается преимущественно токами смещения, который возникает под действием СВЧ излучения. Пациент находится в зоне сформировавшейся электромагнитной волны, поэтому для оценки тепловыделения необходимо рассчитывать поток вектора Пойнтинга через поверхность, а также как и в случае слоистого объекта учитывать отражения волны от границ разделов тканей. Поскольку в частотный диапазон СВЧ излучений попадает частота релаксации воды, то именно водные среды организма поглощают энергию в большей мере.
13)Электроника - прикладная отрасль знаний. Одно из распространенных применений электронных устройств связано с диагностикой и лечением заболеваний. Разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения электронных систем для решения медико-биологических задач, а также устройство соответствующей аппаратуры, получили название медицинской электроники.